JP5561470B2 - ソケット、該ソケットと電子装置との接続構造、および半導体装置 - Google Patents
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Description
例えば、ソケットを介して、LGA(ランドグリッドアレイ)型の半導体パッケージと実装基板との接続を行うに際し、半導体パッケージの接続パッドをスプリング特性のあるソケットのコンタクトに圧接させる構造が知られている(特許文献1参照)。
当該半導体装置101は、図8に示すように、上面に半導体チップ105が実装され、下面に電気導通用端子(以下「パッド」という)131を持つLGA型の半導体パッケージ103が、ソケット102を介してマザーボード(実装基板)104に接続される構造を有する。
当該接続構造において、ソケット102は、絶縁樹脂からなるハウジング120に、金属製のコンタクト121が、LGA型の半導体パッケージ103のパッド131の位置と相対する位置の貫通孔129に挿入され、当該貫通孔129に対してカシメられて保持される。コンタクト121の先端部121aは半導体パッケージ103のパッド131に接触する。一方、コンタクト121の後端部(ベース部)121bは、はんだ160を用いて実装基板104に固定(接合)される構造を有している。
一例として、半導体パッケージ103は、35[mm]×35[mm]、あるいは45[mm]×45[mm]という外形寸法を有し、パッド131が1400個程度設けられている。したがって、当該半導体パッケージ103に接続されるソケット102のコンタクト121も1400個程度設けられている。したがって、個々のパッド131とコンタクト121とを所定の圧接力で当接させるためには、ソケット102に対して、半導体パッケージ103を20〜30[kgf]程度の高荷重で押し込まなければならない。
本発明の実施形態に係る半導体装置の全体構成について、図1、図2を用いて説明する。ここで、図1は、本発明の実施形態に係る半導体装置1の例を示す概略図(正面断面図)であり、図2は、図1におけるX−X線断面図(概略図)である。
本実施形態に係る半導体装置1は、半導体パッケージ3と実装基板4とが、ソケット2を介して接続される構造を有する。以下、各構成ごとに詳しく説明する。
半導体パッケージ3は、プリント配線基板30に半導体チップ5等の電子部品が搭載されて構成される。本実施形態における半導体パッケージ3は、プリント配線基板30の一面側(図1における下面)に、外部接続用のパッド31が複数設けられている。一方、他面側(図1における上面)に、半導体チップ5が一例として公知のフリップチップ接続方法によって搭載されている。なお、図示しないが、プリント配線基板30は、その内部にパッド31と半導体チップ5とを接続する配線構造を有している。
なお、半導体チップ5の搭載位置は、プリント配線基板30の上面に限定されるものではなく、搭載方法についても、上記の方法に限定されるものではない。
図1、図3に示すように、パッド31は、パッド形成面(プリント配線基板30の下面)30aに形成される溝状に窪んだ凹部32を有し、当該凹部32と、凹部32内の内側面32a、32b、32c、32d、および内底面32eに形成された導電性被膜32Aからなる。本実施形体に特徴的な構成として、パッド31とコンタクト21との当接は、凹部32の内側面32aとコンタクト21の先端部21aとの当接となる(詳細は後述)。なお、図3において凹部32内の導電性被膜32Aから半導体チップ5に至る配線については図示を省略している。
一例として、銅(Cu)の電解めっきにより導電性被膜32Aが形成されると共に、その表面に図示しない第1のめっき層(ニッケルめっき層)が形成され、その上にさらに、接触抵抗の低減等のために図示しない第2のめっき層(金めっき層)が形成される。
ソケット2は、基材として配線基板(プリント配線基板)20が用いられる。当該配線基板20において、前記半導体パッケージ3と接続が行われる一面側(図1における上面)に、半導体パッケージ3のパッド31と電気的な接続を行うためのコンタクト21が設けられる。図3に示すように、配線基板20には接続端子22が設けられ、当該接続端子22にはんだ60によりコンタクト21が接合される。また、接続端子22と接続端子39とを接続する配線(不図示)が形成されている。なお、符号23はソルダーレジストである。
配線基板20としては、公知のプリント配線基板を用いることができ、前述の半導体装置101のように樹脂性ハウジングを用いる構造と比較して、薄型化を図ることが可能となる。また、当該樹脂性ハウジングのように貫通孔を設ける必要がなく、構造も簡易となり、コンタクト21を狭ピッチで配設することが可能となる。さらに、基板内において配線を引き回すことができると共に、実装基板4と接続が行われる他面側(図1における下面)に設けられる接続端子39の配置自由度を向上させることができる。
なお、金属材料のリールにかえて金属材料のワイヤを用意し、切断および曲げ加工によりコンタクト21を形成することも可能である。
本実施形体において、延出部21dは、図4および図5に示すように、略U字状に形成されている。
これによれば、コンタクト21において、押動部材6による押動方向(図4の矢印B方向)の荷重に対する弾性を良好に発揮でき、先端部21a(先端部21aの端面)を確実にパッド31の凹部32の内側面32aに当接させることができる。
なお、一例として、コンタクト21は、はんだ60を用いて配線基板20に固定(接合)されるが、はんだ以外に導電性を有する接着剤等を使用することも可能である。
図1に示すように、実装基板4は、一面側(図1における上面)にソケット2が接続される接続電極41が形成されている。一例として、ソケット2は、接続電極41に接続端子39をはんだ61で接合することによって実装基板4に固定される。
ここで、フレーム体7には、半導体パッケージ3をパッド形成面30aに平行な方向に押動する押動手段6が設けられる。例えば、押動手段6は付勢部材であって、本実施形態においては、バネ性を有する金属材料からなる板バネが用いられている。
位置決め手段8は、例えば金属材料を用いて形成され、フレーム体7の外周部に着脱自在な板状もしくは棒状の形状を有し、半導体パッケージ3をパッド形成面30aに垂直な方向において所定量以上の位置ずれを防止することができれば足り、当該方向におけるバネ性を有していても、いなくてもよい。
なお、本実施形態においては、半導体パッケージ3上にヒートスプレッダ9が連結された状態で、位置決め手段8によって半導体パッケージ3(およびヒートスプレッダ9)の位置決めが行われる構造となっている。
以上の構成を備える各構成部材を接合する構造について説明する。
本実施形態に係る接続構造は、一例として、ソケット2を介して、半導体パッケージ3と実装基板4とを接続する場合に、実装基板4にあらかじめソケット2を接合しておき、ソケット2が接合されたいわばソケット付きの実装基板に半導体パッケージ3を当接(圧接)させる。
これにより、半導体パッケージ3とソケット2とが電気的に接続される。すなわち、半導体チップ5と実装基板4との間に所定の電気回路が形成されることとなる。
2 ソケット
3 半導体パッケージ
4 実装基板
5 半導体チップ
6 押動手段
7 フレーム体
8 位置決め手段
9 ヒートスプレッダ
20 配線基板
21 コンタクト
22 接続端子
30 配線基板
31 パッド
32 凹部
Claims (14)
- 半導体チップが搭載されると共に、外部接続用のパッドが一面側に形成された半導体パッケージと、
前記半導体パッケージのパッド形成面に対向する面に、前記パッドと電気的な接続を行うためのコンタクトが設けられたソケットと、を備え、
前記ソケットを介して前記半導体パッケージと実装基板とが接続されて形成される半導体装置であって、
前記半導体パッケージをパッド形成面に平行な方向に押動する押動手段を備え、
前記ソケットは、配線基板上に前記コンタクトが固定されて形成されており、
前記コンタクトは、後端部が前記配線基板に固定されて、該後端部と先端部との間に前記パッド形成面に沿う方向に延出する延出部を有しており、
前記押動手段によって、前記半導体パッケージが、前記ソケットに対して所定の一方向に押動されて、前記パッドと前記コンタクトとが当接して、前記半導体パッケージと前記ソケットとが電気的に接続され、
前記コンタクトは、前記押動手段による押動力を受けて前記先端部が前記パッドに当接すると共に前記延出部が弾性変形すること
を特徴とする半導体装置。 - 前記半導体パッケージのパッドは、前記パッド形成面から窪んだ凹部を有し、
前記パッドと前記コンタクトとの当接は、前記凹部の内側面と前記コンタクトの先端部との当接であること
を特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 前記コンタクトと当接する前記凹部の内側面は、前記押動手段による押動方向に対して垂直な面として形成されていること
を特徴とする請求項2記載の半導体装置。 - 前記ソケットは、配線基板上に前記コンタクトがはんだもしくは導電性接着剤により固定されて形成されていること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の半導体装置。 - 前記延出部は、略U字状に形成されていること
を特徴とする請求1〜4のいずれか一項記載の半導体装置。 - 前記コンタクトの先端部は、曲面状もしくは球面状に形成されていること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の半導体装置。 - 前記ソケットに対して、前記半導体パッケージを前記パッド形成面に垂直な方向において位置決めを行う位置決め手段を備えること
を特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の半導体装置。 - 前記押動手段は、付勢部材であって、
前記付勢部材は、前記実装基板に固定されたフレーム体に設けられていること
を特徴とする請求項1〜7のいずれか一項記載の半導体装置。 - 前記フレーム体は、前記ソケットが前記パッド形成面に平行な方向に移動することを規制する移動規制手段を備えること
を特徴とする請求項8記載の半導体装置。 - 外部接続用のパッドが一面側に形成された電子装置と、
前記電子装置のパッド形成面に対向する面に、前記パッドと電気的な接続を行うためのコンタクトが設けられたソケットと、の接続構造であって、
前記ソケットは、配線基板上に前記コンタクトが固定されて形成されており、
前記コンタクトは、後端部が前記配線基板に固定されて、該後端部と先端部との間に前記パッド形成面に沿う方向に延出する延出部を有しており、
押動手段によって、前記電子装置および前記ソケットのいずれか一方が、前記パッド形成面に対して平行な方向に押動されて、前記パッドと前記コンタクトとが当接して、前記電子装置と前記ソケットとが電気的に接続され、
前記コンタクトは、前記押動手段による押動力を受けて前記先端部が前記パッドに当接すると共に前記延出部が弾性変形すること
を特徴とする接続構造。 - 前記電子装置のパッドは、前記パッド形成面から窪んだ凹部を有し、
前記パッドと前記コンタクトとの当接は、前記凹部の内側面と前記コンタクトの先端部との当接であること
を特徴とする請求項10記載の接続構造。 - 基板上に配設された接続端子にコンタクトが固定されたソケットであって、
前記コンタクトは、一端が前記基板に固定されて、該一端と他端との間に前記接続端子形成面に沿う方向に延出して該方向に弾性変形可能な延出部を有すると共に、下端が該延出部の該他端に接続され、上端が前記接続端子形成面に対して垂直方向に延出する立ち上がり部を有し、
前記立ち上がり部の上端が、他の電子装置のパッドとの接続部となり、
前記延出部は、前記基板に固定された前記一端から遠ざかる方向に延出し、途中に略U字状の曲折部が設けられ、前記他端が該一端に近づく方向に延出する形状を有すること
を特徴とするソケット。 - 前記延出部および前記立ち上がり部の少なくとも一方は、曲折部を有すること
を特徴とする請求項12記載のソケット。 - 前記延出部の一端、前記延出部の他端、前記立ち上がり部の下端、および前記立ち上がり部の上端は、直線上に配置されていること
を特徴とする請求項12記載のソケット。
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